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印染污泥(TDS)含有大量重金属元素及毒害有机物质等污染成分,急需进行安全及有效的处理处置。污泥与生物质的协同热处理技术是实现污泥无害化与资源化的重要途径,而生物质种类和热处理工艺将直接影响污泥与生物质的热处置效果。废弃菌糠(SMS)是一种产生量大的农业废弃物,通常含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等组分,具有较好的热化学协同处理潜力。本文以TDS与SMS为研究对象,深入了解TDS与SMS掺烧/共热解过程中的热分解特性及掺烧过程中Cl/S的迁移转化规律,为TDS及SMS的协同热处置提供理论参考。主要研究内容如下:(1)通过热重分析法(TGA)研究了SMS在不同升温速率及反应气氛(空气、N2、和CO2)下的热分解特性。研究表明:SMS在空气中燃烧时,挥发分的析出和燃烧是主要的分解阶段,质量损失为54.53%。升温速率的提高促进了SMS的燃烧反应向高温区移动,并且明显提高了燃烧反应的失重速率、着火点指数、燃尽指数、可燃性指数以及综合燃烧特性指数。升温速率为20℃/min时,在空气、N2、CO2气氛下反应时,最大失重速率分别为12.68、13.0、12.6%/min。在较低温度下,在N2和CO2气氛下的热分解特性相同。而当温度高于750℃时,由于气化反应的发生,CO2气氛下的失重速率要大于N2气氛。利用多种动力学方法计算燃烧/热解反应的活化能,以Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法为例,空气、N2、CO2气氛下的平均活化能分别为171.49、214.30、211.64 k J/mol。利用热重质谱联用系统(TG-MS)和热重红外联用系统(TG-FTIR)实时监测SMS燃烧过程中的气态产物,结果表明大部分大气污染物的排放集中在挥发分析出和固定碳燃烧阶段,含氮化合物的排放强度次序为:NH3>NO>NO2。SMS燃烧时只释放出少量的SO2。通过热解-气相色谱/质谱联用系统(Py-GC/MS)实验可以发现,SMS在800℃时热解油的组成成分主要包括脂肪烃、芳香烃、酚和一些含氮化合物。(2)通过TGA和TG-MS实验研究了TDS与SMS掺烧过程中掺烧比例和焚烧温度对热分解过程、交互作用以及烟气排放特性曲线的影响。研究结果表明,SMS掺烧比例的增加改善了混合物的着火、燃尽和综合燃烧特性指数,而且在350-600℃之间存在明显的交互作用。通过动力学参数计算,当SMS的混合比例为40%时,平均活化能最低。而三维扩散模型最能描述TDS与SMS挥发分析出阶段的动力学行为。TDS与SMS掺烧时,提高了NH3和NO2的排放,显著降低了SO2排放。(3)通过TGA研究了TDS与SMS的共热解特性以及它们之间的交互作用。研究结果表明TDS与SMS的最大失重速率分别发生在无机物分解和挥发分析出阶段,高温阶段促进作用明显。通过管式炉热解实验制备生物炭,利用光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)等表面分析技术研究温度和共热解对生物炭表面特性的影响。结果表明SMS的添加能改善生物炭表面的熔融特性。高温促进生物炭表面季氮的形成和硫酸盐的分解,而共热解时SMS促进表面氮氧化物的形成和硫的固定,导致表面硫酸盐相对含量的增加。SMS能够促进芳香族化合物的形成,并降低了热解油中含氮化合物和酸性物质的相对含量。(4)通过TG-FTIR和管式炉焚烧实验,研究TDS与SMS和CaO掺烧时Cl和S的迁移转化特性。结果表明,HCl、SO2、COS和H2S的释放基本发生在挥发分析出阶段。管式炉焚烧实验表明,当温度从600升到1000℃,TDS焚烧底渣中Cl含量从0.27降到0.09%,S含量从3.95%降到了0.10%,而烟气SO2的排放量从104.27 mg/g升到了153.41 mg/g。当温度高于700℃,底渣中的Cl含量基本稳定。但TDS与SMS在1000℃掺烧时,随着SMS的比例从0%升到50%,底渣中的Cl含量从0.09%升到了0.13%,而CaO对焚烧底渣中Cl含量的影响不大,表明TDS与SMS在高温下的协同作用能够抑制Cl的挥发。烟气中SO2的转化率及排放量与SMS及CaO的添加比例呈反比,添加比例越高,转化率及排放量越低。TDS与50%SMS在800℃掺烧时,SO2的转化率达到最小值,为74.48%,而此时底渣中S的固定率为21.22%。但焚烧温度高于900℃时,底渣中S的固定率低于5%。50%SMS与TDS在900℃掺烧时,SO2的排放量最低,为48.05 mg/g。TDS-CaO掺烧体系中,SO2的转化率随着温度的升高而增大;其中,当添加7%CaO时,温度从800℃升到1000℃时,底渣中S含量从5.22%降到了1.04%,表明温度明显影响CaO对S的固定效率。